[发明专利]具有可调透镜的电子设备

说明书

本公开涉及具有可调透镜的电子设备。本公开提供了一种头戴式设备中的透镜模块，该透镜模块可包括流体填充室、至少部分地限定该流体填充室的半刚性透镜元件、以及被配置为选择性地使该半刚性透镜元件弯曲的至少一个致动器。当该半刚性透镜元件沿着垂直于第一轴的第二轴弯曲时，该透镜元件可沿着所述第一轴变得刚性。围绕该半刚性透镜元件的周边均匀分布的六个致动器可用于控制该半刚性透镜元件的曲率。半刚性透镜元件最初可以是平面的或非平面的。例如，半刚性透镜元件最初可具有球形凸面和球形凹面。可调球面透镜可结合到所述透镜模块中，以抵消来自所述半刚性透镜元件的寄生球面透镜光焦度。

本专利申请要求于2019年7月23日提交的美国非临时专利申请16/520,200、于2018年9月21日提交的美国临时专利申请62/734,610、以及于2019年3月8日提交的美国临时专利申请62/815,793的优先权，这些美国专利申请据此全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及电子设备，并且更具体地，涉及可穿戴电子设备系统。

背景技术

有时，电子设备被配置为由用户穿戴。例如，为头戴式设备提供允许将设备穿戴在用户的头部上的头戴式结构。头戴式设备可包括具有透镜的光学系统。透镜允许设备中的显示器向用户呈现视觉内容。

头戴式设备通常包括具有固定形状和特性的透镜。如果不小心，可能很难调整这些类型的透镜来最佳地向头戴式设备的每个用户呈现内容。

发明内容

头戴式设备可具有向用户显示内容的显示器。设备中的头戴式支撑结构将显示器支撑在用户的头部上。

头戴式设备可具有相应的左侧透镜和右侧透镜，以及显示器的相应左侧部分和右侧部分。左透镜可将图像从显示器的左侧部分引导至左眼框，而右透镜可将图像从显示器的右侧部分引导至右眼框。

头戴式设备中的透镜模块可包括由具有可调厚度的液体填充间隙分隔的第一透镜元件和第二透镜元件。泵或其它部件可控制有多少液体被迫使从贮液器进入液体填充间隙中。第一透镜元件和第二透镜元件可形成反射折射透镜，其厚度取决于液体填充间隙的可调厚度。

头戴式设备中的透镜模块可包括第一流体填充室和第二流体填充室以及第一柔性膜和第二柔性膜。头戴式设备中的控制电路可控制第一流体填充室中的第一流体量和第二流体填充室中的第二流体量，以调节第一柔性膜的曲率和第二柔性膜的曲率。第一柔性膜和第二柔性膜可具有不同的变化刚度分布。变化的刚度分布可为柔性膜具有变化的厚度，具有改变柔性膜的弹性模量的表面起伏(surface relief)，或由各向异性材料形成的结果。

头戴式设备中的透镜模块可包括具有周边的柔性透镜元件和围绕柔性透镜元件周边的多个致动器。头戴式设备中的控制电路可控制多个致动器，以动态地调节柔性透镜元件。每个致动器可在柔性透镜元件上远离柔性透镜元件的中心径向向外拉动，或者可使柔性透镜元件的周边弯曲或压缩。致动器可为压电致动器或音圈致动器。

在一些情况下，透镜模块可包括流体填充室、至少部分地限定流体填充室的半刚性透镜元件、以及被配置为选择性地使半刚性透镜元件弯曲的至少一个致动器。与弹性透镜元件相反，即使当透镜元件沿着垂直于第一轴的第二轴弯曲时，弹性透镜元件也沿着第一轴保持柔性，当透镜元件沿着垂直于第一轴的第二轴弯曲时，半刚性透镜元件可沿着第一轴变得刚性。围绕半刚性透镜元件的周边均匀分布的六个致动器可用于控制半刚性透镜元件的曲率。半刚性透镜元件最初可以是平面的或非平面的。例如，半刚性透镜元件最初可具有球形凸面和球形凹面。可调球面透镜可结合到透镜模块中，以抵消来自半刚性透镜元件的寄生球面透镜光焦度。

附图说明

图1为根据一个实施方案的诸如头戴式显示设备的例示性电子设备的示意图。

图2为根据一个实施方案的例示性头戴式设备的顶视图。